Tema XV

Cepillo de codo


especificaciones de los cepillos de codo    

descripción    

Los cepillos de codo son también conocidos como máquinas mortajadoras horizontales, pueden trabajar piezas de hasta 800mm de longitud y generan acabados de desbaste (Ñ ) o de afinado (Ñ Ñ ).

La cepilladora para metales se creó con la finalidad de remover metal para producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, dónde la pieza de trabajo se sujeta a una prensa de tornillo o directamente en la mesa. Las cepilladoras tienen un sólo tipo de movimiento de su brazo o carro éste es de vaivén, mientras que los movimientos para dar la profundidad del corte y avance se dan por medio de la mesa de trabajo.

Los cepillos emplean una herramienta de corte de punta, semejante a la del torno. Ésta herramienta se fija a un portaútilies o poste, fijado a su vez a una corredera o carro, como ya se mencionó, esta tiene movimiento de vaivén, empujando la herramienta de corte de un lado a otro de la pieza. La carrera de la corredera hacia adelante es la carrera de corte. Con la carrera de regreso, la herramienta regresa a la posición inicial. Cuando regresa, la mesa y la pieza avanzan la cantidad deseada para el siguiente corte, es decir, un arete (carro) impulsa la herramienta de corte en ambas direcciones en un plano horizontal, con un movimiento alterno. Éste movimiento rectilíneo alternativo comprende una carrera activa de ida, durante la cual tiene lugar el arranque de viruta, la carrera de retorno pasiva en vacío.  

mecanismos de transmisión del cepillo    

Para el vaivén del carro se usa una corredera oscilante con un mecanismo de retorno rápido.

 El balancín pivotado que está conectado al carro, oscila alrededor de su pivote por un perno de cigüenal, que describe un movimiento rotatorio unido al engranaje principal. La conexión entre el perno de cigüeñal y el balancín se hace a través de un dado que se desliza en una ranura en el balancín y está movido por el perno del cigüeñal. De ésta manera, la rotación del engranaje principal de giro mueve el perno con un movimiento circular y hace oscilar al balancín. El perno está montado sobre un tornillo acoplado al engranaje principal de giro, lo que permite cambiar su radio de rotación y de ésta forma variar la longitud del recorrido del carro  portaherramienta. El recorrido hacia adelante o recorrido cortante, requiere una rotación de unos 220º del engranaje principal de giro, mientras que el recorrido de vuelta requiere solamente 140º de rotación. En consecuencia la relación de tiempos de recorrido cortante a recorrido de retorno es del orden de 1.6 a 1. Para poder usar varias velocidades de corte, existen engranajes apropiados de transmisión y una caja de cambios, similar a la transmisión de un automóvil.

 Como una pieza de trabajo, grande y pesada y la mesa deben ser movidos a baja velocidad por su peso, las cepilladoras tienen varios cabezales para poder efectuar varios cortes simultáneamente por recorrido y aumentar así la productividad de la máquina. Muchas cepilladoras modernas de gran tamaño llevan dos o más herramientas por cabezal puestas de tal forma que se colocan automáticamente en posición, de tal forma que el corte se realiza en ambas direcciones del movimiento de la mesa. Éste tipo de disposición aumenta obviamente la productividad de la cepilladora.

A pesar de que las cepilladoras se usan comúnmente para maquinar piezas de gran tamaño, también se utilizan para maquinar simultáneamente un número de partes idénticas y menores, que se pueden poner en línea sobre la mesa. 

El tamaño de un cepillo está determinado por la longitud máxima de la carrera, viaje o movimiento del carro. Por ejemplo, un cepillo de 17” puede maquinar un cubo de 17”.

 

tipo de trabajo y movimientos    

Los cepillos pueden generar escalones, chaflanes, ranuras o canales de formas especiales.

El movimiento principal lo tiene la herramienta, la cual va sujeta a una torre del brazo o ariete del cepillo.

El movimiento de avance lo proporciona la mesa de trabajo por medio de un dispositivo llamado trinquete, el cual durante la carrera de trabajo de la herramienta no se mueve, pero al retroceso sí lo hace.

El movimiento de penetración en el cepillo se logra por medio del ajuste de la mesa de trabajo.

mp = movimiento principal

S = avance

Ret. = retroceso

a = penetración

 

 

herramientas de corte para cepillos de codo    

Las herramientas de corte que se usan en los cepillos son semejantes a las que se usan en los tornos. La figura muestra herramientas de corte para diversas operaciones de maquinado que se llevan a cabo con el cepillo. La mayor parte de las herramientas de corte para cepillos sólo necesitan una pequeña cantidad de desahogo; por lo general de 3 a 5º para desahogo frontal y lateral. Los ángulos de inclinación laterales varían según el material que se esté maquinando. Para el acero se usa por lo general de 10 a 15º. El fierro colado necesita de 5 a 10º y el aluminio de 20 a 30º de inclinación lateral. 

Los portaherramientas que usan los cepillos de codo también se asemejan a los de los tornos. Sin embargo, el agujero cuadrado por el que pasa la herramienta es paralelo a la base en los portaherramientas para cepillo. Con frecuencia se usa el portaherramientas universal o de base giratoria. Como se ve en la figura el portaherramientas universal se puede girar para cinco tipos distintos de cortes:

En los cepillos se usan varios tipos de sujetadores de piezas. En cada tipo se necesita prensar la pieza en forma rígida. Si la pieza se mueve durante una operación, puede dañar seriamente al cepillo, o al operador.

La mayor parte de las piezas por maquinar en el cepillo se pueden sujetar en una prensa. Las barras paralelas se usan para soportar a la pieza sobre las quijadas de la prensa, en sentido paralelo a la mesa y parte inferior de la prensa. También se utilizan las bridas y los tornillos en T para fijar a las piezas o a las prensas sobre la mesa de trabajo.

 

ajustes del cepillo    

Antes y durante las operaciones de cepillado es necesario realizar ciertos ajustes. Éstos ajustes bien realizados nos ayudarán a incrementar la producción. 

La mayor parte de las piezas que se maquinan en un cepillo se sujetan con una prensa, por lo tanto, los procedimientos, preparaciones y operaciones que se describen a continuación se aplican cuando la pieza se monta en una prensa. 

Ajustes del carro

Se deben hacer los ajustes en el carro, antes de maquinar la pieza. Primero se debe ajustar la longitud de la carrera. Esto se hace haciendo girar el eje de ajuste de carrera o selector de carrera. La mayor parte de los carros tienen una escala con un indicador para señalar la longitud de la carrera. Ésta se ajusta cuando el carro está en su posición extrema de regreso. Por lo general se ajusta a una pulgada más de la longitud de la pieza que se va a maquinar.

El segundo ajuste es para colocar la herramienta. El carro se ajusta de tal modo que la carrera pase por toda  la longitud de la pieza. Para ajustar la posición correcta del carro, éste debe encontrarse en la posición extrema de la carrera de regreso.

Ajustes de velocidad y avance

La velocidad de un cepillo es el número de carreras de corte que hace el carro en un minuto. La que se seleccione para el cepillo depende de lo siguiente:   

·     Tipo del material que se va a cortar.

·     Tipo de herramienta de corte.

·     Rigidez de la preparación y de la herramienta de maquinado.

·     Profundidad de corte.

·     Uso de fluidos de corte.

 Existen tablas para determinar el número de dobles carreras recomendables, más adelante se muestra una de esas tablas.

Avances

El avance en el cepillo es la distancia que recorre la pieza después de cada carrera de corte. Por lo general, el avance necesario depende de las mismas variables que determinan las velocidades de corte. Los avances del cepillo de manivela se regulan mediante una biela de avance.  

 

cálculo de la producción de un cepillo    

Para el cálculo de la producción de la máquina cepilladora es necesario conocer el número de dobles carreras que se deben realizar, para ello se utiliza la siguiente fórmula:

n = Vm /(2L)

En donde

n = número de dobles carreras

Vm = velocidad media de la máquina en m/min

L = longitud a cepillar más las longitudes anterior y posterior en metros

La velocidad media de la máquina se puede obtener de la siguiente fórmula o tabla de datos.

Fórmula para la obtención de la velocidad media

Vm = 2 ((va x vr)/(va + vr))

En donde

va = velocidad de trabajo

vr = velocidad de retroceso

Estas se obtienen de dividir la longitud total L (m) entre el tiempo que la máquina tarda en la carrera de trabajo o de retroceso.

va = L/ta

vr = L/tr

No olvidar que:

L = la + lu + l

la se recomienda = 0.1 m y lu se recomienda = 0.05 m

Tabla para determinar la velocidad de corte (m/min)

 

Resistencia del acero

 

Herramientas

40

60

80

Fundición gris

Bronce rojo o latón

Acero HS

16

12

8

12

20

Acero rápido SS

22

16

12

14

30

Para Ñ , s = 1 a 2 mm/dc

Para Ñ Ñ , s = 0.5

vr = 2 va

a =3 s

Elección de dobles carreras

 

Longitud de carrera en mm

Dobles carreras

100

200

300

400

28

5.3

10.2

14.2

18.2

52

9.8

19

26.2

33.6

80

15.2

29

41

52

Para calcular el tiempo principal haga lo siguiente:

a) Calcule el número de dobles carreras que serán necesarias para el trabajo de la pieza por medio de la fórmula.

Z = B/s

En donde:

 

Z es el número de dobles carreras para el trabajo total en la pieza

B es el ancho de la superficie a trabajar en mm (B=b+10)

S es el avance de la máquina

 

b) Calcule el tiempo que la máquina utiliza en cada doble carrera.

t = ta + tr

En donde:

 

ta es el tiempo que ocupa la máquina en la carrera de trabajo (min)

tr es el tiempo que ocupa la máquina en la carrera de retroceso (min)

t es el tiempo total de una doble carrera (min)

 

c) Calcule el tiempo principal de cepillado por medio de la siguiente fórmula.

tp = Z x t

Z, fue calculada en el paso a

t, fue calculado en el paso b

Se recomienda que se elabore un plan de trabajo para fabricar manufacturar una pieza como la que se muestra en el siguiente dibujo y que posteriormente se fabrique en el taller ULSA. Compare el tiempo real con el calculado teróricamente.

Bibliografía 

Título/Autor/editorial  VIII

Páginas

Procesos de Manufactura, versión Si, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.

641 a 653

Procesos básicos de manufactura, de H. C. Kazanas, genn E. Backer, Thomas Gregor. Mc Graw Hill

228 a 235

Ingeniería de Manufactura, de U. Scharer, J. A. Rico, J. Cruz, et al. Companía Editorial Continental

254 a 262

Operación de máquinas herramientas, de Krar, Oswald, St. Amand. Mc Graw Hill

369 a 380

Materiales y procesos de manufactura para ingenieros, de lawrence E. Doyle et al. Prentice Hall

696 a 710

Alrededor de las Máquinas-Herramientas, de Heinrich Gerling, editorial Reverté.

144 a 162

 

 

 

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